Авторефераты диссертаций >> Авторефераты по Агроинженерным системам
СРЕДСТВА ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ОТ ДОННЫХ
Для всех существующих земснарядов весьма трудоемкой операцией является процесс спуска земснарядов на воду, перемещение его в процессе работы по болотистой местности, перебазировка с объекта на объект, удаление земснаряда из воды на берег и эти проблемы до настоящего времени не разрешены.
Седьмая глава данной работы посвящена проблемам создания инновационной техники для очистки водных объектов от донных отложений. В этой главе рассмотрено взаимодействие мобильных земснарядов со средой вода-суша.
Выход из воды во многих случаях является наиболее трудным этапом работы самоходного земснаряда на водных участках. Обусловлено это тем, что в процессе выхода на берег силы сопротивления движению различной природы достаточно часто превышают силы тяги, создаваемые сухопутным и водоходным движителями.
Процесс выхода самоходного земснаряда с роторно-винтовым движителем (РВД) на берег рассматривается как состоящий из 2-х этапов, разных по физической природе, это отражено на рис.17, где приведен выбор расчетной схемы выхода мобильного земснаряда из воды на берег.
 а
|
 б
|
| Рис. 17 Силы, действующие на самоходный земснаряд с роторно-винтовым движителем: а) на первом этапе выхода из воды на берег, б) на втором этапе выхода из воды на берег | |
 а |
 б |
 в |
Рис. 18 Результаты математического моделирования первого этапа выхода самоходного земснаряда с роторно-винтовым движителем на берег: а - время выхода на первый виток лопасти, б - скорость в момент выхода на первый виток лопасти, в - ускорение в момент выхода на первый виток лопасти ( -угол атаки передней части ротора; масса самоходного земснаряда: 1 - 3000 кг, 2 - 4500 кг, 3 - 6000 кг)
|
||
На первом этапе используется инерция движущейся на плаву массы - мобильного земснаряда. За счет накопленной энергии земснаряд должен выйти на край берега первым витком лопасти ротора. На втором этапе самоходный земснаряд с роторно-винтовым движителем движется благодаря сцеплению ротора с основанием и силы упора об воду (силы тяги на воде).
На первом этапе (рис.17, а) дифференциальное уравнение поступательного выхода корпуса на береговую линию имеет вид:
 |
(8) |
На машину действуют силы: 
сила тяжести, 
сила тяги роторов на воде (упор), 
суммарное сопротивление движению роторно-винтовой машины в воде, 
выталкивающая сила, 
- сила нормальной реакции грунта и 
- сила трения в точке контакта носовой части корпуса с грунтом, 
- угол наклона передней части ротора (угол «атаки»).
Результаты математического моделирования первого этапа выхода самоходного земснаряда с роторно-винтовым движителем на берег показаны на рис.18.
а 
|
б 
|
в 
|
|
Рис. 19 Результаты математического моделирования выхода самоходного земснаряда с роторно-винтовым движителем на берег. Второй этап. При угле наклона передней части ротора 60° земснаряд на берег не вышел (в), при больших значениях угла земснаряд на берег выходил (а, б) |
||
На втором этапе (рис.17.б) составлены уравнения движения самоходного земснаряда с роторно-винтовым движителем в проекциях на оси координат хОу:
 |
(9) |
где 
масса машины; 
сила тяги роторов на грунте; 
коэффициент сцепления РВД с грунтом; 
реакция грунта на роторы; 
сила тяги роторов гидродинамическая (упор); 
гидростатическая сила, действующая на роторы; J сила инерции, приложенная в центре масс; 
момент силы инерции относительно центра масс; О- центр масс; 
угол подъема; 
линейная скорость машины; 
- угловая скорость машины; L длина базового цилиндра ротора; а -текущая переменная, удовлетворяющая условию: 
; 
высота реборды (лопасти) роторно-винтового движителя; АВ - линия сдвига грунта; хОу система координат, жестко связанная с грунтом; XOY система координат, жестко связанная с машиной.
 |
| Рис. 20 Общий вид и схема экспериментальной установки |
Результаты математического моделирования второго этапа выхода самоходного земснаряда с роторно-винтовым движителем на берег показаны на рис.19.
В качестве объектов физического моделирования использовалась модель самоходного земснаряда с роторно-винтовым движителем, вода и песчаная насыпь. Общий вид и схема экспериментальной установки представлены рис.20.
Восьмая глава посвящена реализации результатов диссертационного исследования. Результаты исследований использованы при создании новых и модернизации существующих образцов земснарядов для разработки донных отложений.
На целый комплекс плавающих машин получены авторские свидетельства и патенты, которые воплощены на практике в научно-производственном предприятии «Сапропель» Нижегородского сельскохозяйственного института в дальнейшем преобразованного в самостоятельную организацию ООО «Сапропель».
Практическая ценность заключается в реализации разработанных методик при проектировании, создании и модернизации технических средств, предназначенных для очистки водоемов от донных отложений, по строительству водоемов, по использованию созданных земснарядов в экстремальных ситуациях. Рис. 21 наглядно это иллюстрируют.
 б
|
|
 в
|
%20%C3%B0%C3%A0%C3%B1%C3%B7%C3%A8%C3%B1%C3%B2%C3%AA%C3%A0%20%C3%A7%C3%A0%C3%B0%C3%AE%C3%B1%C3%B8%C3%A5%C3%A3%C3%AE%20%C3%AA%C3%A0%C3%AD%C3%A0%C3%AB%C3%A0%20%C3%AA%20%C3%AD%C3%A0%C3%B1%C3%AE%C3%B1%C3%AD%C3%AE%C3%A9%20%C3%B1%C3%B2%C3%A0%C3%AD%C3%B6%C3%A8%C3%A8%20%C3%A4%C3%AB%C3%BF%20%C3%A7%C3%A0%C3%B9%C3%A8%C3%B2%C3%BB%20%C3%8A%C3%B3%C3%B0%C3%AC%C3%BB%C3%B8%C3%B1%C3%AA%C3%AE%C3%A9%20%C3%B1%C3%A5%C3%AB%C3%BC%C3%B5%C3%AE%C3%A7%C3%AD%C3%A8%C3%A7%C3%A8%C3%AD%C3%BB;%20%C3%A1)%20%C3%AE%C3%B7%C3%A8%C3%B1%C3%B2%C3%AA%C3%A0%20%C3%A8%20%C3%A4%C3%AD%C3%AE%C3%B3%C3%A3%C3%AB%C3%B3%C3%A1%C3%AB%C3%A5%C3%AD%C3%A8%C3%A5%20%C3%A3%C3%AE%C3%B0%C3%AE%C3%A4%C3%B1%C3%AA%C3%AE%C3%A3%C3%AE%20%C3%A2%C3%AE%C3%A4%C3%AE%C3%A5%C3%AC%C3%A0%20%C3%A2%20%C3%AC%C3%A8%C3%AA%C3%B0%C3%AE%C3%B0%C3%A0%C3%A9%C3%AE%C3%AD%C3%A5%20%C2%AB%C3%82%C3%AE%C3%A4%C3%AD%C3%BB%C3%A9%20%C3%AC%C3%A8%C3%B0%C2%BB%20%C3%A3.%20%C3%8D%C3%A8%C3%A6%C3%AD%C3%A8%C3%A9%20%C3%8D%C3%AE%C3%A2%C3%A3%C3%AE%C3%B0%C3%AE%C3%A4;%20%C3%A2)%20%C3%A7%C3%A5%C3%AC%C3%B1%C3%AD%C3%A0%C3%B0%C3%BF%C3%A4%20%C3%AD%C3%A0%20%C3%A2%C3%AE%C3%B1%C3%B1%C3%B2%C3%A0%C3%AD%C3%AE%C3%A2%C3%AB%C3%A5%C3%AD%C3%A8%C3%A8%20%C3%B0%C3%B3%C3%B1%C3%AB%C3%A0%20%C3%B0%C3%A5%C3%AA%C3%A8%20%C3%86%C3%A5%C3%AB%C3%A5%C3%A7%C3%AD%C3%A8%C3%B6%C3%A0%20%C3%A2%20%C3%A3.%20%C3%82%C3%BB%C3%AA%C3%B1%C3%A0;%20%C3%A3)%20%C3%A7%C3%A5%C3%AC%C3%B1%C3%AD%C3%A0%C3%B0%C3%BF%C3%A4%20%C3%AF%C3%B0%C3%A8%20%C3%B1%C3%B2%C3%B0%C3%AE%C3%A8%C3%B2%C3%A5%C3%AB%C3%BC%C3%B1%C3%B2%C3%A2%C3%A5%20%C3%B5%C3%AE%C3%A7%C3%BF%C3%A9%C3%B1%C3%B2%C3%A2%C3%A5%C3%AD%C3%AD%C3%AE%C3%A3%C3%AE%20%C3%A2%C3%AE%C3%A4%C3%AE%C3%A5%C3%AC%C3%A0,%20%C3%AF%C3%AE%C3%B1.%20%C3%8B%C3%A0%C3%AA%C3%B8%C3%A0;%20%C3%A4)%20%C3%AD%C3%A0%20%C3%B0%C3%A0%C3%A7%C3%B0%C3%A0%C3%A1%C3%AE%C3%B2%C3%AA%C3%A5%20%C3%A3%C3%B0%C3%B3%C3%AD%C3%B2%C3%A0%20%C3%A4%C3%AB%C3%BF%20%C3%AF%C3%AE%C3%A4%C3%A0%C3%B7%C3%A8%20%C3%A2%C3%AE%C3%A4%C3%AE%C3%A3%C3%B0%C3%B3%C3%AD%C3%B2%C3%AE%C3%A2%C3%AE%C3%A9%20%C3%AF%C3%B3%C3%AB%C3%BC%C3%AF%C3%BB%20%C3%AD%C3%A0%20%C3%AF%C3%AE%C3%AB%C3%A8%C3%A3%C3%AE%C3%AD;%20%C3%A5)%20%C3%AF%C3%B0%C3%AE%C3%B6%C3%A5%C3%B1%C3%B1%20%C3%A7%C3%A0%C3%AC%C3%BB%C3%A2%C3%A0%20%C3%B3%C3%B7%C3%A0%C3%B1%C3%B2%C3%AA%C3%A0%20%C3%A3%C3%AE%C3%B0%C3%BF%C3%B9%C3%A5%C3%A3%C3%AE%20%C3%AF%C3%AE%C3%AB%C3%A8%C3%A3%C3%AE%C3%AD%C3%A0.%3C/strong%3E%20%3C/td%3E%20%3C/tr%3E%20%3C/table%3E%20%3Cp%3E%C3%90%C3%A5%C3%A7%C3%B3%C3%AB%C3%BC%C3%B2%C3%A0%C3%B2%C3%BB%20%C3%B0%C3%A0%C3%A1%C3%AE%C3%B2%C3%BB%20%C3%A2%20%C3%A2%C3%A8%C3%A4%C3%A5%20%C3%AC%C3%A5%C3%B2%C3%AE%C3%A4%C3%A8%C3%AA%20%C3%B0%C3%A0%C3%B1%C3%B7%C3%A5%C3%B2%C3%AE%C3%A2,%20%C3%B2%C3%A5%C3%B5%C3%AD%C3%A8%C3%B7%C3%A5%C3%B1%C3%AA%C3%A8%C3%B5%20%C3%AF%C3%B0%C3%A5%C3%A4%C3%AB%C3%AE%C3%A6%C3%A5%C3%AD%C3%A8%C3%A9,%20%C3%AF%C3%B0%C3%A0%C3%AA%C3%B2%C3%A8%C3%B7%C3%A5%C3%B1%C3%AA%C3%A8%C3%B5%20%C3%B0%C3%A5%C3%AA%C3%AE%C3%AC%C3%A5%C3%AD%C3%A4%C3%A0%C3%B6%C3%A8%C3%A9%20%C3%A2%C3%AD%C3%A5%C3%A4%C3%B0%C3%A5%C3%AD%C3%BB%20%C3%A2%20%C3%8E%C3%8E%C3%8E%20%C2%AB%C3%91%C3%A0%C3%AF%C3%B0%C3%AE%C3%AF%C3%A5%C3%AB%C3%BC%C2%BB%20%C3%AF%C3%B0%C3%A8%20%C3%AF%C3%B0%C3%AE%C3%A5%C3%AA%C3%B2%C3%A8%C3%B0%C3%AE%C3%A2%C3%A0%C3%AD%C3%A8%C3%A8%20%C3%A8%20%C3%A8%C3%A7%C3%A3%C3%AE%C3%B2%C3%AE%C3%A2%C3%AB%C3%A5%C3%AD%C3%A8%C3%A8%20%C3%AF%C3%AE%C3%A4%20%C3%B0%C3%B3%C3%AA%C3%AE%C3%A2%C3%AE%C3%A4%C3%B1%C3%B2%C3%A2%C3%AE%C3%AC%20%C3%A0%C3%A2%C3%B2%C3%AE%C3%B0%C3%A0%20%C3%B0%C3%A0%C3%A7%C3%AB%C3%A8%C3%B7%C3%AD%C3%BB%C3%B5%20%C3%AC%C3%AE%C3%A4%C3%A8%C3%B4%C3%A8%C3%AA%C3%A0%C3%B6%C3%A8%C3%A9%20%C3%AF%C3%AB%C3%A0%C3%A2%C3%A0%C3%BE%C3%B9%C3%A8%C3%B5%20%C3%AC%C3%A0%C3%B8%C3%A8%C3%AD%20%C2%AB%C3%8D%C3%A8%C3%A6%C3%A5%C3%A3%C3%AE%C3%B0%C3%AE%C3%A4%C3%A5%C3%B6%C2%BB.%20%3C/p%3E%20%3Cp%3E%C3%8D%C3%A0%20%C3%AE%C3%B1%C3%AD%C3%AE%C3%A2%C3%A5%20%C3%B2%C3%A5%C3%AE%C3%B0%C3%A5%C3%B2%C3%A8%C3%B7%C3%A5%C3%B1%C3%AA%C3%A8%C3%B5%20%C3%A8%C3%B1%C3%B1%C3%AB%C3%A5%C3%A4%C3%AE%C3%A2%C3%A0%C3%AD%C3%A8%C3%A9%20%C3%AF%C3%AE%20%C3%A2%C3%A7%C3%A0%C3%A8%C3%AC%C3%AE%C3%A4%C3%A5%C3%A9%C3%B1%C3%B2%C3%A2%C3%A8%C3%BE%20%C3%B0%C3%AE%C3%B2%C3%AE%C3%B0%C3%AD%C3%AE-%C3%A2%C3%A8%C3%AD%C3%B2%C3%AE%C3%A2%C3%AE%C3%A3%C3%AE%20%C3%A4%C3%A2%C3%A8%C3%A6%C3%A8%C3%B2%C3%A5%C3%AB%C3%BF%20%C3%B1%20%C3%AF%C3%A5%C3%B0%C3%A5%C3%B3%C3%A2%C3%AB%C3%A0%C3%A6%C3%AD%C3%A5%C3%AD%C3%AD%C3%BB%C3%AC%C3%A8,%20%C3%B2%C3%AE%C3%AF%C3%AA%C3%A8%C3%AC%C3%A8%20%C3%A3%C3%B0%C3%B3%C3%AD%C3%B2%C3%A0%C3%AC%C3%A8%20%C3%A8%20%C3%A2%C3%AE%C3%A4%C3%AE%C3%A9%20%C3%AF%C3%B0%C3%A5%C3%A4%C3%AB%C3%AE%C3%A6%C3%A5%C3%AD%C3%A0%20%C3%AA%C3%AE%C3%AD%C3%B1%C3%B2%C3%B0%C3%B3%C3%AA%C3%B6%C3%A8%C3%BF%20%C3%A1%C3%A0%C3%A7%C3%AE%C3%A2%C3%AE%C3%A9%20%C3%AC%C3%A0%C3%B8%C3%A8%C3%AD%C3%BB%20%C3%A4%C3%AB%C3%BF%20%C3%AC%C3%A5%C3%B5%C3%A0%C3%AD%C3%A8%C3%A7%C3%A0%C3%B6%C3%A8%C3%A8%20%C3%AF%C3%B0%C3%AE%C3%B6%C3%A5%C3%B1%C3%B1%C3%AE%C3%A2%20%C3%A2%20%C3%AF%C3%B0%C3%B3%C3%A4%C3%AE%C3%A2%C3%AE%C3%AC%20%C3%B0%C3%BB%C3%A1%C3%AE%C3%A2%C3%AE%C3%A4%C3%B1%C3%B2%C3%A2%C3%A5%20%C3%A8%20%C3%AC%C3%A0%C3%B8%C3%A8%C3%AD%C3%A0%20%C3%A4%C3%AB%C3%BF%20%C3%A7%C3%A0%C3%A1%C3%AE%C3%B0%C3%A0%20%C3%A2%C3%AE%C3%A4%C3%BB%20%C3%A8%C3%A7%20%C3%B2%C3%B0%C3%B3%C3%A4%C3%AD%C3%AE%C3%A4%C3%AE%C3%B1%C3%B2%C3%B3%C3%AF%C3%AD%C3%BB%C3%B5%20%C3%A2%C3%AE%C3%A4%C3%AE%C3%A5%C3%AC%C3%AE%C3%A2.%20%3C/p%3E%20%3Cp%3E%C3%8D%C3%A0%20%C3%B0%C3%A8%C3%B1%2022%20%C3%AF%C3%B0%C3%A8%C3%A2%C3%A5%C3%A4%C3%A5%C3%AD%C3%BB%20%C3%AE%C3%A1%C3%B0%C3%A0%C3%A7%C3%B6%C3%BB%20%C3%A8%C3%AD%C3%AD%C3%AE%C3%A2%C3%A0%C3%B6%C3%A8%C3%AE%C3%AD%C3%AD%C3%AE%C3%A9%20%C3%B2%C3%A5%C3%B5%C3%AD%C3%A8%C3%AA%C3%A8%20%C3%A4%C3%AB%C3%BF%20%C3%AE%C3%B7%C3%A8%C3%B1%C3%B2%C3%AA%C3%A8%20%C3%A2%C3%AE%C3%A4%C3%AE%C3%A5%C3%AC%C3%AE%C3%A2,%20%C3%AF%C3%AE%C3%A6%C3%A0%C3%B0%C3%AE%C3%B2%C3%B3%C3%B8%C3%A5%C3%AD%C3%A8%C3%BF%20%C3%A2%20%C3%B2%C3%B0%C3%B3%C3%A4%C3%AD%C3%AE%C3%A4%C3%AE%C3%B1%C3%B2%C3%B3%C3%AF%C3%AD%C3%BB%C3%B5%20%C3%AC%C3%A5%C3%B1%C3%B2%C3%A0%C3%B5%20%C3%A8%20%C3%A4%C3%AB%C3%BF%20%C3%A2%C3%A5%C3%A4%C3%A5%C3%AD%C3%A8%C3%BF%20%C3%AF%C3%B0%C3%B3%C3%A4%C3%AE%C3%A2%C3%AE%C3%A3%C3%AE%20%C3%B0%C3%BB%C3%A1%C3%AE%C3%A2%C3%AE%C3%A4%C3%B1%C3%B2%C3%A2%C3%A0.%20%3C/p%3E%20%3Ctable%20style=) |
 а
|
 б
|
 в
|
Рис. 22 Образцы инновационной техники: а) для очистки водоемов, б) для пожаротушения в труднодоступных местах, в) для ведения прудового рыбоводства. |
